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机房精密空调在IDC机房里边的重要性也不用说了,因为他目前来说,是制约我们PUE值非常重要的一方面,所以说怎么节约空调能耗,应该说是我们IDC机房节能非常重要的一分娩。

关注:0 发表时间:2022-02-22

空调在IDC机房里边的重要性也不用说了,因为他目前来说,是制约我们PUE值非常重要的一方面,所以说怎么节约空调能耗,应该说是我们IDC机房节能非常重要的一分娩。

谈起IDC机房,一般来说跟我们普通的建筑比较起来,有几个不同的特点。主要有这样几个特点,一个是单位面积的符合指标比较高,第二他有一定恒温恒湿机房的要求,还有洁净的要求。由于这样的原因,怎么把空调系统做好,这对于我们的设备安全、可靠运行乃至系统的节能具有非常重要的意义。由于IDC机房有这样一些特点,所以IDC机房精密空调的技术应该说跟常规的空调技术还是有一些不同。

接下来简单的介绍一下目前已有的冷却方案,这些冷却方案应该说有一些目前应用的很少,但是历史发展过程,可以从发展脉络中给予借鉴,借鉴中的走向是什么样的。最早我们用普通的空调,在温度比较低的时候,没法运行,到机房专用机通过一定措施使得外温比较低的时候还能正常进行,这是解决基本的技术问题,但是能耗还是比较高,而且有一些寿命问题。水冷代替风冷的方式,今天有很多的专家提到了水冷机组,乃至进一步制作出风进入机房。这里边有纯粹的水冷式的技术,还有冷水型加上冷风互背的做法,这对风能有很大的性能提高和改进,当然还有其他的,比如说用水冷之后,在冬季需要相应注意的问题。水冷和风冷两种类型有一个成本问题。

进一步有一些其他这样利用自然能源的措施,也在目前各类系统的应用。其中包括直接新风的利用,这最大的问题,除了国内的空气、外界环境的空气质量的问题,可能导致的情况之外,还有北方很多地方外界的空气比较干燥,可能导致额外的加湿等等。这些情况刚才很多位专家都做了非常好的介绍。为了解决风风不直接进入的问题,也有新风换热器,当然通过换热利用自然能量,有一些多的环节,以及也有多的风机额外的消耗。进一步用载冷气换热的方式也可以利用外界的能源,这样也是环节比较多。

这几年逐渐发展起来采用分离式的热管,在普通的交通基础上加上分离式的热官,利用两套设备一起工作。当外界工作达到一定程度的时候,可以实现冷却业务。这个效果还是不错的,但是需要两套设备,所以维护工作管理的工作量相对来说大一些。

总体来看,目前制冷的方式,不管风冷还是水冷,总体上说还是存在怎么提高效率的问题。自然能源的利用,目前虽然有各式各样的应用方式,但是在应用过程中,可能做的不好,还会有其他的一些能耗。比如说新风引入的加湿能耗,或者说过滤器的阻力其他环节带来的能耗。如果能够把节能、安全、经济性有机应用起来应该说是发展的方向。

这是目前从发展的脉络来看,已有的一些IDC西方的冷却技术。另一方面这些冷却技术应用效果怎么样,我们对几个IDC机房做的测试情况。第一,我们对一个没有进行冷热通道分割的机房,对他的实际运行情况做了一个测试。机房有七太空调,运行时间四年。其中空调的性能系数有比较大幅度的衰减,这已经给出了各个性能的情况,最大的已经衰减到百分之三四十,所以总体上来说,性能的指标比较低的。比如说有的已经不到二。同时,总体的水平而言也是比较低的。这是中小型的风能器,实际的能耗水平。

第二,一些机房用风能式的,他的室外机布置的时候比较密集,不能通常的散热,导致一部分热量堆积,跟进风混合,导致空调器的冷凝聚温度过高,得出一个测试结果,室外空气温度比较低的,但是进到室外机的空气温度已经远远高于室外空气的温度,这样就可以看出来室外机的冷却效果大打折扣。弄不好室外温度稍微高一些就有可能引发高度的保护。这是会采取的一个情况。这是另外一个机房里室外机的情况,同样可以看出来基极空调室外机进风温度比室外机要高好几度。

第三,室内的气流组织,有这样一个例子可以给大家看一下存在的例子,这几台空调在房间里冷却,同时对机房内部的,包括机柜里边的温度进行测试。大家看一下,通道里边的温度、各个通道是不一样的,通道里边距离空调远近的温度也是差别比较大。同时还可以发现,我的送风温度由于室内不一定满负荷,所以送风存在一定的波动。实际上这个房间里总体情况,总体的温度保障情况并不是很好,个别的位置实际上存在温度过高的情况。但实际上从我们给出来的风道情况大家可以看出来,送风的温度存在明显的波动。尽管存在室内有一些地方温度已经超标,但实际上这些空调并没有100%在这儿干活,干一会儿歇一会儿,这些情况都是使得气流组织至出来的冷风没有送到远端需要冷的地方去,而直接短路回到我的回风口,导致我的回风温度偏低。

这些情况说明,气流组织如果做不好,我们制作出来的能量,可能没法到达所需要的地方,而且可能导致我的冷机现在室内能量是足够多的,不能出现满负荷运营而艰辛运营。

从这个图片里可以更明显的看到,右边三个图实际上是三个机组送风、回风。从这些可以看出来,中间挺好的,一直都是在满负荷的干活,但是上面、下面的两个机组干一会儿、歇一会儿,主要的原因是我每一个空调负责的区域情况不完全一样,所以我有的空调回风温度是比较低的,而有的回风温度是比较高的,导致里边的空调不是在全力干活,历史内部的温度会存在明显高温的区域或者点。另外一个情况,不光是通道里边的空气进到机柜里存在着很大的温度差异,这中间测试的机柜,机柜里边和机柜外边的通道以及机柜后门里头和外边的温度,大家可以看到送风温度只有二三十度,进到机柜里边已经上升到几十度。再从机柜到后门温度又特别高了。出来的时候,这个地方更高了。

这个问题,我尽管通道中的温度可能满足要求,但实际上进到机柜里边的温度不见得真正能够满足要求。我们测试的机柜,门是关闭的。我们把前后们打开之后,来检测效果。从前后门打开,前门打开之后进入到机柜的空气温度明显下降,如果把后门也打开,从后门出来的空气温度也显著下降。这就说明我们现在的机柜尽管现在有开孔,好像空气能近取,但事实上空调的空气进入到柜子里阻力是比较大的。如果柜子设计不合理,导致通道冷风很难冷却机柜里的设备。不解决这个问题高效的冷却方式很好的吸收组织就无从谈起。

对于地板下送风的气流组织问题,我们也做了测试。像地方下送风,今天有很多的专家都提到过,由于里边的高度不一样,由于里边的布线等对流通的阻碍作用,实际上下送风地板出风的阻力是不一样的,族风量也有很大的差异。此外下送风的机口和机柜也不一样,实际上大量下送风的出风口的量非常大。所以说下送风这样的方式,怎么让出风更均匀,这也是我们怎样利用好下送风的一个方面。

针对这样的一些情况,IDC机房精密空调系统要进一步降低能耗,我们认为有这样一些主要的途径。一个是说气流组织设计要合理,第二个要有高效的冷源。第三应该保障高效的冷却效果,避免室内外机的热量堆积。分别就这三方面简单的说一下。第一,关于气流组织,气流组织过去只是定性来说,哪个气流组织好,除了定性以外应该有定量的分析,定量分析不仅仅要分析空调把各个风送到冷热通道的情况,更重要是分析空气进入到机柜里边的情况。像冷热通道分割的技术措施,有一些想法是非常好的。实际上大量的实际工程的冷热通道,即使风格了,气流有效利用,热气流没有有效的参合,能做到这一点是不多的。应该以机柜的设计,和室内机房组织的设计,在单独思考的基础上要结合一块儿考虑。从而使得制出来的冷风能够高效的引入到被冷却的区域中去。

这里边有一个简单的例子,对于上送风机房出现的情况,我们采用气流组织模拟的方案怎么优化他,解决他存在的问题。这一细节不给大家展开说,我们可以通过各式各样送风的方式,包括送回风的方式,送回风的位置,通过这样的方式怎么解决局部的热点以及热量,从到鬼子里头的热量,可以再选出送归取得合作方案。

评价冷源要客观公正,单纯的说指一部分的效率,因为制冷的环节,不管是用风能还是制冷,你消耗所有的能源,包括水泵、机,这些都是能源消耗,应该是你最后供应的总能量。得到这样一个结果或者说系统提供的行业化来说,这是高效不高效最标准的指标。这样的指标如果更多的环节这些环节的能耗都降下去,否则就会导致能效水平并不是很高。

一个高效的能源系统应该具备冷的设备本身要高效,同时输配环节,他的能源消耗要少。其次,在额定的工况点效率高并不一定真正高,必须在全年匀速过程中都能表现出。我们广大地区,应该具备外部冷源的环境,这样的运行才是一个高效的系统。我们研究的热管和蒸汽压缩,这两个技术符合在一起的智能设备。这种设备他把热管的功能和普通压缩的工具结合起来。目前来看,这样的系统,具有非常明显的优势,第二是具备空调特点。在外界温度比较低的时候,关闭压缩家,利用热管将里边的能量释放出去。采用这样的方案,在全年外文比较低的时候,利用热管给设备散热,从而实现高效。

这个设备是简单的原理图,在这基础上可以实现很多非常多种的产品,像我们用风能代替目前普遍空调的机组,还可以使用蒸发冷却的换热器,这跟冷却塔的冷却效果一样,这样的效果比风能效果好的多,依然可以实现自然冷却,自然冷却时间比普通的热管冷却时间还要长。因为当外界温度比较高的时候这一温度可以降低,可以由更长的自然冷却的时间。可以将风能和蒸发冷气的冷气效果结合起来。第二个产品做成水冷式的机组,这跟我们的冷却塔结合,在水文比较低的时候实现热管的自然冷却,或者在温度比较高的时候,采用常规的方式。另外应用这种方式可以跟冷却机组跟水源热泵相结合。像这种方案可以将IDC机房的发热,通过水冷式的机组,在冬天通过热量把它传递到水环中,水环就可以使用热泵热水器,或者说用于室内采暖或者用于热水,这种方式就会代替本身的锅炉,这不仅可以解决问题,还可以提供热的解决方案,这都是应用的非常好的解决措施。

也可以做出水冷式的机组,符合的机组可以产生冷水,在温度比较低的时候直接产生冷水,用冷水直接送到室内。各个专家提到了,水冷送到室内要解决冷水进室内的相关问题。代替冷水进室内,我们还可以用风能、蒸发能的冷水机组,代替他的另外一种形式是直接用冷剂进到各个柜子里,这也是带自然的冷却系统,这种冷却系统可以一托一也可以一托多,带到高效的位置上去,实现高效的冷却。关于热导,工程做完之后以前室外机不能正常运行,采用这个方法可以非常好的使用在非常炎热的条件下也可以正常运行。

实际使用完改造完的效果情况,测量完进风情况,风温远远低于这样的情况,所以取得比较好的效果。

总体来看这样几种措施可以较大幅度降低IDC机房的空调能源消耗。这是设备节能情况,在核定工作下的能耗是2.8%、2.3%,在自然冷却这一块,把这种设备应用到工程中,跟其他的设备采用间隔运行的方式,比如说我这个设备运行一天,对你的设备运行一天来对比能耗,从这里边可以看出来,大家保障温度的情况以及使用消耗的情况,通过这种方式来保证能源的对比,可以看到同条件下这样的设备节能率大概是在40%左右。不同地区大概都是在35%-50%的比例。从理论分析也可以得到这样一个结果,节能率大概是在这样一个范围。


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